JP2015210872A - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light emitting device which comprises a combination of a laser light source and an optical fiber, and can form a donut-shape (annular) irradiation pattern which scarcely has luminance unevenness and color unevenness.SOLUTION: A semiconductor light emitting device comprises: a laser light source 2; a condensing/collimating lens 3 which is arranged frontward in a laser light radiation direction of the laser light source 2, and condenses or collimates laser light which is radiated from the laser light source 2; an optical finer 10 which is arranged at an emission face side of the lens 3, and light-guides the laser light which is condensed or collimated by the lens 3; and a fluorescent body plate 30 which is light-guided in the optical fiber 10, and irradiated with the emitted emission laser light. The optical fiber 10 has a core 11 whose cross section shape vertical to longitudinal direction is rectangular, and is routed while being applied with a bend not smaller than 90° and torsion not smaller than 90°.

Description

本発明は、半導体発光装置に関するものであり、詳しくは、半導体レーザ等のレーザ光源から放射されたレーザ光が光ファイバに入射してその出射光が所望の照射パターンを形成する半導体発光装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a semiconductor light emitting device in which laser light emitted from a laser light source such as a semiconductor laser enters an optical fiber and the emitted light forms a desired irradiation pattern.

従来、この種の半導体発光装置に用いられる光ファイバとしては、例えば、特許文献1に開示された構成のものがある(図14参照)。   Conventionally, as an optical fiber used in this type of semiconductor light emitting device, for example, there is a configuration disclosed in Patent Document 1 (see FIG. 14).

それは、横断面が矩形状の石英製のコア81が横断面の外郭が円形状の樹脂製のクラッド82で被覆され、該クラッド82が円筒状の保護層83で被覆されてなる構成を有しており、この構成の光ファイバ80にレーザ光源から放射されたレーザ光を入射させることにより、光ファイバ80の断面矩形状のコア81内を導光されて出射したレーザ光は均一な照射強度を有するものとなるとされている。   It has a configuration in which a quartz core 81 having a rectangular cross section is covered with a resin-made clad 82 having a circular outer cross section, and the clad 82 is covered with a cylindrical protective layer 83. By making the laser light emitted from the laser light source incident on the optical fiber 80 having this configuration, the laser light emitted by being guided through the core 81 having a rectangular cross section of the optical fiber 80 has a uniform irradiation intensity. It is supposed to have.

特開2009−168914号公報JP 2009-168914 A

ところで、光ファイバ80は、出射するレーザ光に対して必ずしも常に照射範囲の全体に亘って均一な照射強度が求められるとは限らず、出射光の用途によって種々の照射強度分布が必要とされる場合がある。   Incidentally, the optical fiber 80 does not always require uniform irradiation intensity over the entire irradiation range with respect to the emitted laser light, and various irradiation intensity distributions are required depending on the use of the emitted light. There is a case.

具体的には、光ファイバ80からのレーザ出射光にドーナッツ状(円環状)の照射パターンが必要とされることがある。   Specifically, a donut-shaped (annular) irradiation pattern may be required for the laser beam emitted from the optical fiber 80.

レーザ光源と光ファイバとの組み合わせによってドーナッツ状の照射パターンを得る方法としては、例えば、1つのレーザ光源から放射されたレーザ光を複数本の光ファイバに分岐して入射させて円状に配置された夫々の出射端からの出射光でドーナッツ状の照射パターンを形成する方法、あるいは、複数のレーザ光源の夫々から放射されたレーザ光を複数本の光ファイバの夫々に入射させて円状に配置された夫々の出射端からの出射光でドーナッツ状の照射パターンを形成する方法がある。   As a method of obtaining a donut-shaped irradiation pattern by combining a laser light source and an optical fiber, for example, laser light emitted from one laser light source is branched into a plurality of optical fibers and arranged in a circular shape. A method of forming a donut-shaped irradiation pattern with the light emitted from the respective emission ends, or a laser beam emitted from each of a plurality of laser light sources is incident on each of a plurality of optical fibers and arranged in a circle There is a method of forming a donut-shaped irradiation pattern with the emitted light from each of the emitted light ends.

但し、上記いずれの方法においても、複数本の光ファイバの夫々からの出射光はドットパターンを形成するものであり、円環状の照射パターンは夫々のドットパターンの集まりで構成される。そのため、輝度ムラや色ムラを有する照射パターンとなってしまう。   However, in any of the above methods, the light emitted from each of the plurality of optical fibers forms a dot pattern, and the annular irradiation pattern is composed of a collection of dot patterns. Therefore, the irradiation pattern has luminance unevenness and color unevenness.

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、レーザ光源と光ファイバとの組み合わせを備え、輝度ムラ及び色ムラのほとんどないドーナッツ状(円環状)の照射パターンを形成することができる半導体発光装置を提供することにある。   Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and its object is to provide a combination of a laser light source and an optical fiber, and donut-shaped (annular) irradiation with almost no luminance unevenness and color unevenness. An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of forming a pattern.

上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、レーザ光を放射するレーザ光源と、前記レーザ光源のレーザ光放射方向前方に配置されて前記レーザ光を集光もしくはコリメートする集光・コリメートレンズと、前記集光・コリメートレンズの前記レーザ光源と反対側に入射端が位置して、前記集光・コリメートレンズで集光もしくはコリメートされたレーザ光が該入射端から入射して導光される光ファイバを備え、前記光ファイバは、長さ方向に垂直な断面形状が矩形状のコアを有すると共に、90°以上の曲げ及び90°以上の捻りが加えられて引き回されていることを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problem, the invention described in claim 1 of the present invention includes a laser light source that emits laser light, and a laser light source arranged in front of the laser light emitting direction of the laser light source to collect the laser light. A collimating condensing / collimating lens, and an incident end located on the opposite side of the condensing / collimating lens from the laser light source, and laser light condensed or collimated by the condensing / collimating lens from the incident end. The optical fiber includes an optical fiber that is incident and guided, and the optical fiber has a core having a rectangular cross section perpendicular to the length direction, and is pulled by being bent by 90 ° or more and twisted by 90 ° or more. It is characterized by being turned.

また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記光ファイバの出射端の前方に、該光ファイバ内を導光されて前記出射端から出射された出射レーザ光が照射される波長変換部を備えていることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the outgoing laser light guided in the optical fiber and emitted from the outgoing end is forward of the outgoing end of the optical fiber. It is characterized by having a wavelength conversion unit to be irradiated.

また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1又は請求項2において、前記レーザ光源はその光軸を、前記コアの前記入射端の中心軸に対して平行に且つずらした状態、あるいは前記中心軸に対して傾けた状態に配置されていることを特徴とするものである。   Further, in the invention described in claim 3 of the present invention, in claim 1 or 2, the optical axis of the laser light source is shifted in parallel and shifted with respect to the central axis of the incident end of the core. It is arranged in a state or inclined with respect to the central axis.

また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項2又は請求項3において、前記波長変換部は、前記出射レーザ光による投影像がドーナッツ状に形成される位置に配置され、前記投影像における輝度分布は、最大輝度が最小輝度の2倍以上であることを特徴とするものである。   Further, in the invention described in claim 4 of the present invention, in claim 2 or claim 3, the wavelength converter is disposed at a position where a projected image by the emitted laser light is formed in a donut shape, The luminance distribution in the projected image is characterized in that the maximum luminance is twice or more the minimum luminance.

また、本発明の請求項5に記載された発明は、請求項4において、前記出射端と前記波長変換部との距離が可変できるように距離可変手段が設けられていることを特徴とするものである。   The invention described in claim 5 of the present invention is characterized in that, in claim 4, distance variable means is provided so that the distance between the emission end and the wavelength conversion section can be varied. It is.

また、本発明の請求項6に記載された発明は、請求項5において、前記距離可変手段は、前記波長変換部と前記光ファイバの出射端の距離とを、前記波長変換部における投影像がドーナッツ状となる距離と、前記波長変換部における投影像がドーナッツ状以外の形状となる距離との間で変化させることを特徴とするものである。   Further, in the invention described in claim 6 of the present invention, in claim 5, the distance varying means is configured such that the projected image in the wavelength conversion unit indicates the distance between the wavelength conversion unit and the output end of the optical fiber. The distance between the donut shape and the distance at which the projected image in the wavelength conversion unit has a shape other than the donut shape is changed.

また、本発明の請求項7に記載された発明は、請求項1において、前記光ファイバの出射端の前方に、該光ファイバ内を導光されて前記出射端から出射された出射レーザ光を反射する反射手段が設けられると共に、前記反射手段で反射された反射レーザ光が照射される位置に波長変換部を備えていることを特徴とするものである。   According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, the laser beam emitted from the emission end after being guided in the optical fiber is emitted in front of the emission end of the optical fiber. Reflecting means for reflecting is provided, and a wavelength conversion unit is provided at a position where the reflected laser beam reflected by the reflecting means is irradiated.

また、本発明の請求項8に記載された発明は、請求項2〜請求項7のいずれかにおいて、前記波長変換部は、蛍光体又は蛍光体と光拡散材の混合のいずれかを有することを特徴とするものである。   Moreover, the invention described in claim 8 of the present invention is any one of claims 2 to 7, wherein the wavelength converter has either phosphor or a mixture of phosphor and light diffusing material. It is characterized by.

また、本発明の請求項9に記載された発明は、請求項1〜請求項8のいずれかにおいて、前記光ファイバは、前記曲げ及び前記捻りを保持する固定手段が用いられていることを特徴とするものである。   The invention described in claim 9 of the present invention is the optical fiber according to any one of claims 1 to 8, wherein the optical fiber uses fixing means for holding the bending and twisting. It is what.

本発明の半導体発光装置は、レーザ光源から放射されたレーザ光を導光して出射する光ファイバに、長さ方向に垂直な断面形状が矩形状のコアを有する光ファイバを用い、該光ファイバを90°以上の曲げ及び90°以上の捻りを加えた状態で引き回した。   The semiconductor light-emitting device of the present invention uses an optical fiber having a core whose cross-sectional shape perpendicular to the length direction is rectangular as an optical fiber that guides and emits laser light emitted from a laser light source. Was routed in a state where bending of 90 ° or more and twisting of 90 ° or more were applied.

これにより、光ファイバの出射端からの出射レーザ光が略ハート形の指向特性を有すると共に、出射端から所定距離以上離れた位置に前記略ハート形の指向特性を反映したドーナッツ状(円環状)の照射パターンが形成される。   As a result, the laser beam emitted from the emission end of the optical fiber has a substantially heart-shaped directivity, and a donut shape (annular) reflecting the substantially heart-shaped directivity at a position more than a predetermined distance from the emission end. The irradiation pattern is formed.

半導体発光装置の基本構成の説明図である。It is explanatory drawing of the basic composition of a semiconductor light-emitting device. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 光ファイバと投影像との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between an optical fiber and a projection image. レーザ光源からの放射レーザ光の指向特性を示す図である。It is a figure which shows the directivity characteristic of the radiation laser beam from a laser light source. 光ファイバの出射端からの出射レーザ光の指向特性を示す図である。It is a figure which shows the directivity characteristic of the emitted laser beam from the output end of an optical fiber. 投影像の大きさを規定する説明図である。It is explanatory drawing which prescribes | regulates the magnitude | size of a projection image. 光ファイバの出射端からの距離と投影像の大きさの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance from the output end of an optical fiber, and the magnitude | size of a projection image. 光ファイバのコアの引き回し状態と出射端からの出射レーザ光の指向特性を示す図である。It is a figure which shows the directional characteristic of the drawing | extracting state of the core of an optical fiber, and the emitted laser beam from an output end. 同様に、光ファイバのコアの引き回し状態と出射端からの出射レーザ光の指向特性を示す図である。Similarly, it is a figure which shows the directional characteristic of the extraction | drawer state of the core of an optical fiber, and the emitted laser beam from an output end. 同様に、光ファイバのコアの引き回し状態と出射端からの出射レーザ光の指向特性を示す図である。Similarly, it is a figure which shows the directional characteristic of the extraction | drawer state of the core of an optical fiber, and the emitted laser beam from an output end. 反射式照明灯の構成図である。It is a block diagram of a reflective illumination lamp. カメラ用照明灯の構成図である。It is a block diagram of the illumination lamp for cameras. 携帯照明装置の構成図である。It is a block diagram of a portable illuminating device. 従来例の説明図である。It is explanatory drawing of a prior art example. 出射レーザ光の投影像の写真である。It is a photograph of the projection image of an emitted laser beam.

以下、この発明の好適な実施形態を図1〜図13、図15を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 13 and FIG. 15 (the same reference numerals are given to the same portions). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.

図1は本発明の半導体発光装置の基本構成の説明図である。半導体発光装置1は、光源となる1つのレーザ光源(例えば、半導体レーザ)2と、レーザ光源2のレーザ光放射方向前方に配置されて該レーザ光源2から放射されたレーザ光を集光もしくはコリメートする集光・コリメートレンズ(以下、「レンズ」と略称する)3と、レンズ3の出射面側に配置されて該レンズ3で集光もしくはコリメートされたレーザ光を導光する光ファイバ10と、光ファイバ10内を導光されて出射された出射レーザ光が照射される蛍光体プレート(波長変換部)30を備えている。   FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of a semiconductor light emitting device of the present invention. The semiconductor light-emitting device 1 includes one laser light source (for example, a semiconductor laser) 2 serving as a light source, and condenses or collimates the laser light emitted from the laser light source 2 disposed in front of the laser light source 2 in the laser light emission direction. A condensing / collimating lens (hereinafter abbreviated as “lens”) 3, an optical fiber 10 disposed on the exit surface side of the lens 3 to guide the laser light condensed or collimated by the lens 3; A phosphor plate (wavelength conversion unit) 30 to which the emitted laser light guided and emitted through the optical fiber 10 is irradiated is provided.

そのうち、レーザ光源2は、発光波長が青色波長領域(例えば、450nm)、近紫外波長領域(例えば、405nm)あるいはそれ以外の波長領域のレーザダイオード素子をCAN型のパッケージに搭載した構成からなっている。そのなかで、発光波長が450nmの青色波長領域のレーザ光を放射するレーザダイオード素子は、素子材料としてGaNなどが用いられる。   Among them, the laser light source 2 has a configuration in which a laser diode element having an emission wavelength in a blue wavelength region (for example, 450 nm), a near ultraviolet wavelength region (for example, 405 nm) or other wavelength region is mounted on a CAN type package. Yes. Among them, GaN or the like is used as an element material for a laser diode element that emits laser light in a blue wavelength region having an emission wavelength of 450 nm.

光ファイバ10(図2(図1のA−A断面図)参照)は、長さ方向に垂直な断面形状が矩形状(正方形あるいは長方形)のコア11が長さ方向に垂直な断面の外郭が円形状のクラッド12で被覆され、該クラッド12が長さ方向に垂直な断面の外郭が円形状の被覆層13で被覆されてなる構成を有している。コア11の材質は石英が好ましく、クラッド12の材質は石英でも樹脂でもよく、被覆層13の材質は、例えばアクリル樹脂からなる。   The optical fiber 10 (see FIG. 2 (AA sectional view in FIG. 1)) has a rectangular cross section perpendicular to the length direction (square or rectangular) and a core 11 having a cross section perpendicular to the length direction. The clad 12 is covered with a circular clad 12, and the clad 12 has a configuration in which a cross section perpendicular to the longitudinal direction is covered with a circular clad layer 13. The material of the core 11 is preferably quartz, the material of the clad 12 may be quartz or resin, and the material of the coating layer 13 is made of acrylic resin, for example.

蛍光体プレート30は、蛍光体粒子をバインダに分散して所定の形状に形成したもの、あるいはセラミック蛍光体として焼成して形成したものが用いられる。   The phosphor plate 30 is formed by dispersing phosphor particles in a binder and forming a predetermined shape, or by firing as a ceramic phosphor.

蛍光体は、波長が450nmの青色波長領域のレーザ光を用いる場合は、青色光に励起されて黄色光に波長変換する黄色蛍光体が用いられ、蛍光体プレート30からは、レーザ光源2から放射された青色光の一部が黄色蛍光体を励起することにより波長変換された黄色光と、レーザ光源から放射された青色光の一部との加法混色によって白色光に近い色相の光が出射される。黄色蛍光体は、例えば、CeドープされたYAGが用いられる。なお、白色光を形成するために、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を併用することもできる。   In the case of using laser light in a blue wavelength region having a wavelength of 450 nm, the phosphor is a yellow phosphor that is excited by blue light and wavelength-converted to yellow light. The phosphor plate 30 emits from the laser light source 2. Light of a hue close to that of white light is emitted by additive color mixing of part of the blue light that has been wavelength-converted by exciting the yellow phosphor and part of the blue light emitted from the laser light source. The For example, Ce-doped YAG is used as the yellow phosphor. In order to form white light, a green phosphor and a red phosphor can be used in combination.

また、波長が405nmの近紫外波長領域のレーザ光を用いる場合は、近紫外光に励起されて夫々赤色光、緑色光及び青色光に波長変換する赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体の混合蛍光体が用いられ、蛍光体プレート30からは、レーザ光源2から放射された青色光の一部が赤色蛍光体を励起することにより波長変換された赤色光と、青色光の一部が緑色蛍光体を励起することにより波長変換された緑色光と、青色光の一部が青色蛍光体を励起することにより波長変換された青色光との加法混色によって白色光が出射される。なお、白色光を形成するために、青色蛍光体及び黄色蛍光体を併用することもできる。   When using laser light in the near-ultraviolet wavelength region with a wavelength of 405 nm, the red phosphor, green phosphor, and blue phosphor that are excited by the near-ultraviolet light and converted into red light, green light, and blue light, respectively. A mixed phosphor is used, and from the phosphor plate 30, a part of the blue light emitted from the laser light source 2 is wavelength-converted by exciting the red phosphor, and a part of the blue light is green. White light is emitted by additive color mixture of green light wavelength-converted by exciting the phosphor and blue light wavelength-converted by part of the blue light exciting the blue phosphor. In order to form white light, a blue phosphor and a yellow phosphor can be used in combination.

蛍光体プレート30は、上述の蛍光体による波長変換機能と同時に、照射されたレーザ光を拡散させる拡散機能を持たせることも可能である。その場合、波長変換材の蛍光体粒子と拡散材の例えばアルミナ粒子をバインダに分散することにより蛍光体プレート30を形成してもよいし、例えばアルミナを板状に焼成した拡散板とYAG:Ceを板状に焼成した蛍光板を、透光性の樹脂やガラスで貼り合わせて蛍光体プレート30を形成してもよい。さらに、アルミナを板状に焼成した拡散板とYAG:Ceを板状に焼成した蛍光板を、アルミナ等を介して焼成することにより接合して蛍光体プレート30を形成してもよい。   The phosphor plate 30 can have a diffusion function of diffusing the irradiated laser beam simultaneously with the wavelength conversion function of the phosphor described above. In that case, the phosphor plate 30 may be formed by dispersing phosphor particles of the wavelength converting material and, for example, alumina particles of the diffusing material in a binder. For example, a diffusion plate obtained by firing alumina into a plate shape and YAG: Ce. The phosphor plate 30 may be formed by pasting the phosphor plate fired into a plate shape with a translucent resin or glass. Further, the phosphor plate 30 may be formed by bonding a diffusion plate obtained by firing alumina into a plate shape and a fluorescent plate obtained by firing YAG: Ce into a plate shape by firing through alumina or the like.

なお、蛍光体プレート30の側面に反射遮光部材を配置することも可能である。反射遮光部材の配置は、蛍光体プレート30の側面からの漏光を防止すると共に光の利用効率を高める上で有効な手段である。反射遮光部材は、例えば、酸化チタン粒子を樹脂中に分散した白色樹脂を用いることができる。   In addition, it is also possible to arrange a reflection light shielding member on the side surface of the phosphor plate 30. The arrangement of the reflection / shielding member is an effective means for preventing light leakage from the side surface of the phosphor plate 30 and improving the light use efficiency. As the reflection / shielding member, for example, a white resin in which titanium oxide particles are dispersed in a resin can be used.

蛍光体プレート30は、光ファイバの出射端から所定距離離れた位置に配置される。具体的には、蛍光体プレート30上にドーナッツ状(円環状)の投影像4が形成される位置に配置される。本発明の半導体発光装置におけるドーナッツ状とは、図6に示すように、投影像の輝度分布において最大輝度(ピーク)が最小輝度の2倍以上となることをいう。ここで、光ファイバ10(特に、断面矩形状のコア11)は、図1にあるように所定の曲げと捻りが加えられており、これにより光ファイバ10の出射端から出射された出射レーザ光の指向特性及び出射レーザ光により形成される照射パターン(投影像)を制御することができる。   The phosphor plate 30 is disposed at a position away from the emission end of the optical fiber by a predetermined distance. Specifically, it is arranged at a position where a donut-shaped (annular) projected image 4 is formed on the phosphor plate 30. The donut shape in the semiconductor light emitting device of the present invention means that the maximum luminance (peak) in the luminance distribution of the projected image becomes twice or more the minimum luminance as shown in FIG. Here, the optical fiber 10 (particularly, the core 11 having a rectangular cross section) is subjected to predetermined bending and twisting as shown in FIG. 1, whereby the outgoing laser light emitted from the outgoing end of the optical fiber 10. It is possible to control the directivity and the irradiation pattern (projected image) formed by the emitted laser beam.

以下に、本発明者らが新たに見出した、長さ方向に垂直な断面形状が矩形状のコア11を有する光ファイバ10の引き回し状態と、光ファイバ10の出射端から出射された出射レーザ光の指向特性及び出射レーザ光により形成される照射パターン(投影像)との関係について説明する。   Below, the present inventors have newly found the state of the optical fiber 10 having the core 11 having a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the length direction, and the outgoing laser light emitted from the emission end of the optical fiber 10. The relationship between the directivity and the irradiation pattern (projected image) formed by the emitted laser beam will be described.

まず、図3に示すように、レーザ光源2のレーザ光放射方向前方にレンズ3を配置してレンズ3のレーザ光源2と反対側(出射面側)に光ファイバ10を配置し、光ファイバ10の出射端10bの前方のファフィールドの近景と遠景の夫々に投影スクリーン(A)、(B)を配置する。光ファイバ10には、所定の曲げ及び捻りが加えられていた。   First, as shown in FIG. 3, the lens 3 is disposed in front of the laser light source 2 in the laser light emission direction, and the optical fiber 10 is disposed on the opposite side (outgoing surface side) of the lens 3 from the laser light source 2. Projection screens (A) and (B) are arranged in the near field and the far field in front of the far field in front of the emission end 10b. The optical fiber 10 has been subjected to predetermined bending and twisting.

そして、レーザ光源2を駆動してレーザ光源2から放射されたレーザ光をレンズ3を通過して光ファイバ10に入射させ、光ファイバ10内を導光して出射端10bから出射された出射レーザ光をファフィールドの近景に位置する投影スクリーン(A)とファフィールドの遠景に位置する投影スクリーン(B)に照射した。その結果、図3及び図15に示す写真のような投影像が夫々得られた。   Then, the laser light source 2 is driven to cause the laser light emitted from the laser light source 2 to be incident on the optical fiber 10 through the lens 3, and is guided through the optical fiber 10 and emitted from the emission end 10 b. Light was applied to the projection screen (A) located in the far field of Farfield and the projection screen (B) located in the far field of Farfield. As a result, projection images such as photographs shown in FIGS. 3 and 15 were obtained.

図15に示すように、光ファイバ10の出射端から出射されてファフィールドの近景に位置する投影スクリーン(A)に照射された出射レーザ光は、光ファイバ10のコア11の出射端10bの形状をそのまま投影した矩形状の投影像40(図3)を形成した(図15(a)参照)。一方、ファフィールドの遠景に位置する投影スクリーン(B)に照射された出射レーザ光は、光ファイバ10の出射端における出射レーザ光の略ハート状の指向特性を反映したドーナッツ状(円環状)の投影像41(図3)が形成された(図15(b)参照)。   As shown in FIG. 15, the emitted laser light emitted from the emission end of the optical fiber 10 and applied to the projection screen (A) located in the near field of the far field is the shape of the emission end 10 b of the core 11 of the optical fiber 10. A rectangular projection image 40 (FIG. 3) is formed as is (see FIG. 15A). On the other hand, the outgoing laser light irradiated on the projection screen (B) located in the far field of the far field is donut-shaped (annular) reflecting the substantially heart-shaped directivity characteristic of the outgoing laser light at the outgoing end of the optical fiber 10. A projection image 41 (FIG. 3) was formed (see FIG. 15B).

このとき、レーザ光源2の放射レーザ光は、指向性シミュレーションによって図4に示すような指向特性を有することが確認されている。確認された指向特性は、レーザ光源2の中心軸X(0°)に対して約±25°の範囲において光度がほぼ一様なピーク値を示すような、略扇形の指向特性を有している。   At this time, it has been confirmed that the emitted laser light of the laser light source 2 has directivity characteristics as shown in FIG. 4 by directivity simulation. The confirmed directivity has a substantially fan-shaped directivity so that the luminous intensity shows a substantially uniform peak value in a range of about ± 25 ° with respect to the central axis X (0 °) of the laser light source 2. Yes.

一方、光ファイバ10内を導光されて出射端から出射された出射レーザ光は、同様に、指向性シミュレーションによって図5に示すような指向特性を有することが確認された。確認された指向特性は、光ファイバ10のコア11の中心軸x(0°)に対して約+17°と約−17°の2方向において光度がピーク値を示すような、略ハート形の指向特性を有している。   On the other hand, it was confirmed that the outgoing laser light guided through the optical fiber 10 and emitted from the outgoing end similarly has directivity characteristics as shown in FIG. 5 by directivity simulation. The confirmed directivity is a substantially heart-shaped directivity in which the luminous intensity has peak values in two directions of about + 17 ° and about −17 ° with respect to the central axis x (0 °) of the core 11 of the optical fiber 10. It has characteristics.

また、図6に示すように、スクリーン上に投影された投影像41の輝度分布において、2つのピーク値間の距離Dを投影像の大きさとすると、光ファイバ10の出射端10bからの距離Lとその距離の位置に投影される投影像の大きさDとの関係は、図7のグラフにあるように、コア11のNAによって異なる。   Further, as shown in FIG. 6, in the luminance distribution of the projected image 41 projected on the screen, if the distance D between the two peak values is the size of the projected image, the distance L from the emission end 10b of the optical fiber 10 And the size D of the projected image projected onto the position of the distance varies depending on the NA of the core 11 as shown in the graph of FIG.

つまり、光ファイバ10の出射端から出射された出射レーザ光がドーナッツ状の投影像41を形成するまでに必要な光ファイバの出射端からの距離は、光ファイバ10の長さを一定とすると、コア11のNAが大きいほど短く、コア11の断面積が大きいほど短くなる。   That is, the distance from the emission end of the optical fiber required until the emission laser light emitted from the emission end of the optical fiber 10 forms the donut-shaped projection image 41 is the same as the length of the optical fiber 10. The shorter the NA of the core 11, the shorter the cross-sectional area of the core 11.

具体的には、光ファイバ10の出射端10bからの距離を所定の距離に設定した場合、言い換えると、光ファイバ10の出射端10bから所定の距離だけ離れた位置にスクリーンを配置した場合、スクリーン上には光ファイバ10のコア11のNAが大きいほど大きいドーナッツ状の投影像が形成される。   Specifically, when the distance from the output end 10b of the optical fiber 10 is set to a predetermined distance, in other words, when the screen is disposed at a position away from the output end 10b of the optical fiber 10 by a predetermined distance, On the top, a larger donut-shaped projection image is formed as the NA of the core 11 of the optical fiber 10 increases.

ところで、発明者らは、断面矩形状のコアを有する光ファイバに対して曲げと捻りを加えることにより、光ファイバの出射端から出射された出射レーザ光がドーナッツ状の投影像を形成するまでに必要な光ファイバの出射端からの距離を短くできることを確認した。   By the way, the inventors added bending and twisting to an optical fiber having a core with a rectangular cross section until the emitted laser light emitted from the emission end of the optical fiber forms a donut-shaped projection image. It was confirmed that the required distance from the output end of the optical fiber can be shortened.

図8〜図10は夫々、光ファイバの断面矩形状のコア11の引き回し状態(a)と、そのときの、光ファイバ10の出射端から出射された出射レーザ光の指向特性(b)を示している。   FIG. 8 to FIG. 10 respectively show the drawn state (a) of the core 11 having a rectangular cross section of the optical fiber and the directivity characteristic (b) of the outgoing laser light emitted from the outgoing end of the optical fiber 10 at that time. ing.

コア11が適宜の曲率半径で90°の曲げを有する場合は(図8(a)参照)、指向特性は一定の方向、具体的には、コア11の中心軸xに対して約−8°の方向において光度がピーク値を示すような偏った特性(図8(b)参照)となっている。したがって、この場合、光ファイバの出射端から出射された出射レーザ光の、ファフィールドにおける投影像はドーナッツ状になることはない。なお、この場合において、光ファイバには捻りは加えられていない。つまり、少なくとも光ファイバに90°の曲げを加えることにより、すなわち90°以上の曲げを加えることにより、主ピークが偏在(中心軸上以外に存在)する指向特性を得ることができる。   When the core 11 has a bend of 90 ° with an appropriate radius of curvature (see FIG. 8A), the directivity is in a fixed direction, specifically about −8 ° with respect to the central axis x of the core 11. In such a direction, the light intensity has a biased characteristic (see FIG. 8B) so as to show a peak value. Therefore, in this case, the projected image in the far field of the outgoing laser light emitted from the outgoing end of the optical fiber does not become a donut shape. In this case, the optical fiber is not twisted. That is, by applying at least 90 ° bending to the optical fiber, that is, by adding 90 ° or more bending, it is possible to obtain a directional characteristic in which the main peak is unevenly distributed (exist on the center axis).

コア11が適宜の曲率半径で90°の曲げ及び90°の捻りを有する場合(図9(a)参照)、指向特性はコア11の中心軸x(0°)に対して約+8°と約−3°の2方向において光度がピーク値を示すような略ハート形の特性(図9(b)参照)となっている。したがって、この場合、光ファイバの出射端から出射された出射レーザ光の、ファフィールドにおける投影像はドーナッツ状になる。このことは、断面矩形状のコアとクラッドとの界面により形成される、コア中心軸に沿った4つの反射面が、光ファイバに捻りが加えられることにより、傾斜したためと考えられる。つまり、少なくとも90°の捻りを加えることにより、すなわち90°以上の捻りを加えることにより、2つのピークが中心軸を挟んだ左右に有する指向特性を得ることができる。   When the core 11 has a bend of 90 ° and a twist of 90 ° with an appropriate radius of curvature (see FIG. 9A), the directivity is about + 8 ° with respect to the central axis x (0 °) of the core 11. It has a substantially heart-shaped characteristic (see FIG. 9B) such that the luminous intensity shows a peak value in two directions of −3 °. Accordingly, in this case, the projected image in the far field of the emitted laser light emitted from the emission end of the optical fiber has a donut shape. This is presumably because the four reflecting surfaces along the core central axis, which are formed by the interface between the core and the clad having a rectangular cross section, are inclined by twisting the optical fiber. That is, by applying a twist of at least 90 °, that is, by applying a twist of 90 ° or more, it is possible to obtain directivity characteristics that two peaks have on the left and right sides of the central axis.

コア11が適宜の曲率半径で2.5回の巻回及び90°の捻りを有する場合(図10(a)参照)、指向特性はコア11の中心軸x(0°)に対して約±20°の2方向において光度がピーク値を示すような略ハート形の特性(図10(b)参照)となっている。したがって、この場合、光ファイバの出射端から出射された出射レーザ光の、ファフィールドにおける投影像はドーナッツ状になる。上記結果より、光ファイバに少なくとも90°の曲げを加えることにより、すなわち、90°以上の曲げを加えることにより(2.5回の巻回は、900°の曲げに相当)、ファフィールドにおいてドーナッツ状の投影像を得ることができることが確認できた。   When the core 11 has 2.5 turns with an appropriate radius of curvature and 90 ° twist (see FIG. 10A), the directivity is about ± with respect to the central axis x (0 °) of the core 11. It has a substantially heart-shaped characteristic (see FIG. 10B) in which the luminous intensity shows a peak value in two directions of 20 °. Accordingly, in this case, the projected image in the far field of the emitted laser light emitted from the emission end of the optical fiber has a donut shape. From the above results, it is understood that by applying a bend of at least 90 ° to the optical fiber, that is, by applying a bend of 90 ° or more (2.5 turns corresponds to 900 ° bend), It has been confirmed that a projected image can be obtained.

以上のように、コア11が適宜の曲率半径で90°の曲げ及び90°の捻りを有する場合、及びコア11が適宜の曲率半径で2.5回の巻回及び90°の捻りを有する場合はいずれも、光ファイバ10の断面矩形状のコア11の出射端10bから出射された出射レーザ光の指向特性が略ハート形の特性となっている。   As described above, when the core 11 has a 90 ° bend and a 90 ° twist with an appropriate radius of curvature, and when the core 11 has a 2.5 turn and a 90 ° twist with an appropriate radius of curvature. In both cases, the directivity characteristics of the emitted laser light emitted from the emission end 10b of the core 11 having a rectangular cross section of the optical fiber 10 has a substantially heart-shaped characteristic.

但し、略ハート形の指向特性を有する両者を比較すると、コア11の引き回しが、曲げのみの場合よりも巻きを加えた場合の方が、指向特性においてコア11の中心軸x(0°)に対して光度のピーク値を示す角度が大きく、且つピーク値に近い光度を示す角度範囲も広い。換言すると、略ハート状の指向特性において、コア11の引き回しが、曲げのみの場合よりも巻きを加えた場合の方が、2つの凸状部の、コア11の中心軸x(0°)に対する角度が大きく且つ幅が広くなる。   However, when comparing the two having a substantially heart-shaped directivity, the core 11 is more likely to be centered on the central axis x (0 °) of the core 11 when the winding of the core 11 is applied than when only bending is performed. On the other hand, the angle indicating the peak value of the luminous intensity is large, and the angle range indicating the luminous intensity close to the peak value is wide. In other words, in the substantially heart-shaped directivity characteristic, when the winding of the core 11 is applied as compared with the case of bending only, the two convex portions are directed to the central axis x (0 °) of the core 11. The angle is large and the width is wide.

このような指向特性より、ファフィールドに形成される投影像は、断面矩形のコアに対して捻りと同時に巻きを加えて引き回すことにより、大口径で幅広のドーナッツ状となる。   Due to such directivity, the projected image formed in the far field becomes a donut shape having a large diameter and a wide width by being wound and drawn around a core having a rectangular cross section.

したがって、ドーナッツ状の投影像の大きさを所定の大きさに設定した場合、断面矩形状のコアを有する光ファイバの出射端から出射された出射レーザ光が該所定の大きさのドーナッツ状の投影像を形成するまでに必要な光ファイバの出射端からの距離は、曲げ及び捻りの加工において、曲げるほど短くすることができる。なお、曲げ角度、巻回数、曲率半径は、曲げによる光損失を考慮して適宜設計することが好ましい。   Therefore, when the size of the donut-shaped projection image is set to a predetermined size, the emitted laser light emitted from the output end of the optical fiber having a core having a rectangular cross section is projected into the donut-shaped projection having the predetermined size. The distance from the output end of the optical fiber necessary for forming an image can be shortened as the bending is performed in the bending and twisting processes. The bending angle, the number of turns, and the radius of curvature are preferably designed as appropriate in consideration of optical loss due to bending.

それに加え、断面矩形状のコアの入射端の中心軸に対して、レーザ光源の光軸を平行に且つずらした状態、あるいはレーザ光源の光軸を傾けた状態で、レーザ光源から放射されたレーザ光を入射端を介して光ファイバに入射させることにより、出射端から出射された出射レーザ光が所定の大きさのドーナッツ状の投影像を形成するまでに必要な距離を、更に短くすることが可能となる。   In addition, the laser emitted from the laser light source in a state where the optical axis of the laser light source is parallel and shifted with respect to the central axis of the incident end of the core having a rectangular cross section or the optical axis of the laser light source is inclined. By making the light enter the optical fiber through the incident end, the distance required for the emitted laser light emitted from the emission end to form a donut-shaped projection image of a predetermined size can be further shortened. It becomes possible.

また、曲げ及び捻りの施された光ファイバの形状を保持する固定手段を備えることが好ましい。例えば、光ファイバをシリコーン樹脂などの適宜な材料により充填固定する、光ファイバを沿わせるガイドを設けるなどの固定手段を設けることができる。   Moreover, it is preferable to provide a fixing means for holding the shape of the optical fiber that has been bent and twisted. For example, fixing means such as filling and fixing the optical fiber with an appropriate material such as silicone resin or providing a guide along the optical fiber can be provided.

さらに、半導体発光装置の用途に応じて、波長変換部と光ファイバの出射端の距離を可変可能な距離可変手段を設けることができる。距離可変手段は、波長変換部の位置を移動する手段でも、光ファイバの出射端の位置を移動する手段でもよく、波長変換部の位置及び光ファイバの出射端の位置の両方を移動する手段でもよい。距離可変手段により、波長変換部と光ファイバの出射端の距離を、波長変換部におけるドーナッツ状の投影像の大きさが変化するように変化させることができる。また、距離可変手段により、波長変換部と光ファイバの出射端の距離を、波長変換部における投影像がドーナッツ状となる距離と、該投影像がドーナッツ状以外の形状となる距離との間で変化させることもできる。   Furthermore, distance variable means that can change the distance between the wavelength conversion section and the output end of the optical fiber can be provided according to the application of the semiconductor light emitting device. The distance variable means may be a means for moving the position of the wavelength conversion section, a means for moving the position of the output end of the optical fiber, or a means for moving both the position of the wavelength conversion section and the position of the output end of the optical fiber. Good. The distance variable means can change the distance between the wavelength conversion unit and the output end of the optical fiber so that the size of the donut-shaped projection image in the wavelength conversion unit changes. Further, by the distance varying means, the distance between the wavelength conversion unit and the output end of the optical fiber is set between the distance at which the projection image at the wavelength conversion unit has a donut shape and the distance at which the projection image has a shape other than the donut shape. It can also be changed.

次に、上記基本構成に基づく実用例について説明する。   Next, a practical example based on the basic configuration will be described.

図11は、天井吊り下げ型の反射式照明灯50の構成図である。   FIG. 11 is a configuration diagram of a ceiling-hanging type reflective illumination lamp 50.

この照明灯50は、給電フック51に繋がる一対の制御器・電源部52の夫々に青色発光(発光波長は、例えば445nm)の一対のレーザ光源2が接続され、夫々のレーザ光源2のレーザ光放射方向前方にレンズ3が配置されて該レンズ3の反対側から延びる、断面矩形のコアを有する一対の光ファイバ10を備えている。各光ファイバ10は多重に巻かれると同時に捻られている。   In this illuminating lamp 50, a pair of laser light sources 2 that emit blue light (emission wavelength is 445 nm, for example) are connected to a pair of controller / power supply units 52 that are connected to a power supply hook 51, respectively. A lens 3 is disposed in front of the radiation direction and includes a pair of optical fibers 10 having a core with a rectangular cross section and extending from the opposite side of the lens 3. Each optical fiber 10 is twisted at the same time as being wound in multiple layers.

光ファイバ10の端部53の出射方向前方には略円錐状のミラー54が配置されている。ミラー54は、凸型ミラー部54aと凹型ミラー部54bで構成されている。ミラー54の斜め側方には蛍光体部(波長変換部)55が配置されている。蛍光体部55は、例えば、酸化チタン拡散樹脂と白アルミナ膜からなる均等拡散反射部材の上にYAG:Ceからなる黄色蛍光体層が設けられている。   A substantially conical mirror 54 is arranged in front of the end 53 of the optical fiber 10 in the emission direction. The mirror 54 includes a convex mirror part 54a and a concave mirror part 54b. A phosphor portion (wavelength conversion portion) 55 is disposed on the oblique side of the mirror 54. In the phosphor portion 55, for example, a yellow phosphor layer made of YAG: Ce is provided on a uniform diffuse reflection member made of a titanium oxide diffusion resin and a white alumina film.

そこで、レーザ光源2から放射された青色レーザ光は、レンズ3で集光されて光ファイバ(多重モード)10に入射される。光ファイバ10内に入射したレーザ光は、多重に巻かれると同時に捻られている光ファイバ10内を導光中に多重屈折する(このとき、コヒーレント性も低下する)。光ファイバ10の端部53から出射した出射レーザ光は、導光中の多重屈折により断面矩形のコア径(短辺基準)の10〜20倍長離れた地点付近でドーナッツ状の輝度分布となる。この位置には、凸型ミラー部54aと凹型ミラー部54bで構成されるミラー54が配置されており、凸型ミラー部54aに照射された出射レーザ光は照射範囲を広げて蛍光体部55aに向けて反射(拡大反射)され、凹型ミラー部54bに照射された出射レーザ光は照射範囲を狭めて蛍光体部55bに向けて反射(縮小反射)される。   Therefore, the blue laser light emitted from the laser light source 2 is collected by the lens 3 and is incident on the optical fiber (multiple mode) 10. The laser light entering the optical fiber 10 is refracted while being multiplexed and simultaneously refracted through the twisted optical fiber 10 (at this time, coherency is also reduced). The emitted laser light emitted from the end portion 53 of the optical fiber 10 has a donut-shaped luminance distribution in the vicinity of a point 10 to 20 times longer than the core diameter (short side reference) having a rectangular cross section due to multiple refraction during light guide. . At this position, a mirror 54 composed of a convex mirror portion 54a and a concave mirror portion 54b is arranged, and the emitted laser light irradiated to the convex mirror portion 54a widens the irradiation range and enters the phosphor portion 55a. The outgoing laser beam reflected (enlarged reflected) toward the concave mirror part 54b is reflected (reduced reflection) toward the phosphor part 55b with the irradiation range narrowed.

蛍光体部55aに照射されたドーナッツ状の青色照射光及び蛍光体部55bに照射されたドーナッツ状の青色照射光は夫々、蛍光体部55a及び蛍光体部55bに入射し、その一部が黄色蛍光体を励起することにより黄色光に波長変換され、一部が均等拡散反射部材に到達して均等反射されて反射光の一部が黄色蛍光体を励起することにより黄色光に波長変換されると共に一部はそのまま外部に出射される。これにより、拡散反射された青色レーザ光と蛍光体で波長変換された黄色光との加法混色によって白色光に近い色相の光が出射される。   The donut-shaped blue irradiation light irradiated to the phosphor portion 55a and the donut-shaped blue irradiation light irradiated to the phosphor portion 55b are incident on the phosphor portion 55a and the phosphor portion 55b, respectively, and a part thereof is yellow. Excitation of the phosphor converts the wavelength to yellow light, part of the light reaches the uniform diffuse reflection member and is uniformly reflected, and a part of the reflected light is converted to yellow light by exciting the yellow phosphor. At the same time, a part is emitted as it is. Thereby, light having a hue close to white light is emitted by additive color mixture of the diffusely reflected blue laser light and the yellow light wavelength-converted by the phosphor.

なお、凸型ミラー部54aで照射範囲が広げられた出射レーザ光が照射された蛍光体部55aから出射される白色光は低輝度化され、凹型ミラー部54bで照射範囲が狭められた出射レーザ光が照射された蛍光体部55bから出射される白色光は高輝度化される。ミラー部に平面ミラーを用いると、前記の中間的な輝度となる。   Note that the white light emitted from the phosphor portion 55a irradiated with the emitted laser beam whose irradiation range is widened by the convex mirror portion 54a is reduced in luminance, and the emission laser whose irradiation range is narrowed by the concave mirror portion 54b. White light emitted from the phosphor portion 55b irradiated with the light is increased in luminance. When a plane mirror is used for the mirror part, the intermediate brightness is obtained.

図12は、カメラ用照明灯60の構成図である。   FIG. 12 is a configuration diagram of the camera illumination lamp 60.

このカメラ用照明灯60は、カメラの撮像部61を囲むように円環状の蛍光体部(波長変換部)62が設けられている。蛍光体部62は、YAG:Ceとアルミナ焼結体が混在している。撮像部61の直上には光ファイバ10の端部63が位置しており、光ファイバ10は、青色発光(発光波長は、例えば445nm)のレーザ光源2のレーザ光放射方向前方にレンズ3が配置されて該レンズ3の反対側から多重に巻かれると同時に捻られて引き回されている。   The camera illumination lamp 60 is provided with an annular phosphor part (wavelength conversion part) 62 so as to surround an imaging part 61 of the camera. The phosphor part 62 is a mixture of YAG: Ce and an alumina sintered body. An end 63 of the optical fiber 10 is located immediately above the imaging unit 61, and the optical fiber 10 has the lens 3 disposed in front of the laser light emission direction of the laser light source 2 that emits blue light (emission wavelength is 445 nm, for example). Then, it is wound in multiple directions from the opposite side of the lens 3 and twisted and drawn.

なお、符号64〜67は夫々、蛍光体部の保持ガラス、レーザ制御部、撮像素子制御部、電源である。   Reference numerals 64 to 67 denote a holding glass for the phosphor portion, a laser control portion, an image sensor control portion, and a power source, respectively.

そこで、レーザ光源2から放射された青色レーザ光は、レンズ3で集光されて光ファイバ(多重モード)10に入射される。光ファイバ10内に入射したレーザ光は、多重に巻かれると同時に捻られている光ファイバ10内を導光中に多重屈折する(このとき、コヒーレント性も低下する)。光ファイバ10の端部63から出射した出射レーザ光は、導光中の多重屈折により断面矩形のコア径(短辺基準)の10〜20倍長離れた地点付近でドーナッツ状の光度分布となる。この位置には、前記ドーナッツ状の輝度分布と略同一形状寸法の蛍光体部62が設けられており、蛍光体部62に照射された青色照射光は蛍光体部62に入射し、その一部が黄色蛍光体を励起することにより黄色光に波長変換されると共に、一部がアルミナ焼結体で拡散され、よって、黄色の波長変換光と青色の拡散透過レーザ光との加法混色によって白色光に近い色相の拡散光が出射される。   Therefore, the blue laser light emitted from the laser light source 2 is collected by the lens 3 and is incident on the optical fiber (multiple mode) 10. The laser light entering the optical fiber 10 is refracted while being multiplexed and simultaneously refracted through the twisted optical fiber 10 (at this time, coherency is also reduced). The emitted laser light emitted from the end 63 of the optical fiber 10 has a donut-shaped luminous intensity distribution in the vicinity of a point 10 to 20 times longer than the core diameter (short side reference) having a rectangular cross section due to multiple refraction during light guide. . At this position, a phosphor portion 62 having substantially the same shape and dimension as the donut-shaped luminance distribution is provided, and the blue irradiation light irradiated to the phosphor portion 62 is incident on the phosphor portion 62 and a part thereof Is converted into yellow light by exciting the yellow phosphor, and a part of the light is diffused by the alumina sintered body. Therefore, white light is added by additive color mixture of the yellow wavelength converted light and the blue diffuse transmission laser light. Diffuse light with a hue close to is emitted.

なお、演色性の高い白色出射光を得るためには、発光波長が405nmの近紫外波長領域のレーザ光源を用い、蛍光体に赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を混合した混合蛍光体、もしくは各色蛍光体を積層した積層蛍光体を用いることができる。   In order to obtain white light having high color rendering properties, a mixed phosphor in which a phosphor light source is mixed with a red phosphor, a green phosphor and a blue phosphor using a laser light source in the near ultraviolet wavelength region having an emission wavelength of 405 nm. Alternatively, a laminated phosphor in which each color phosphor is laminated can be used.

図13は、携帯照明装置70の構成図である。   FIG. 13 is a configuration diagram of the portable lighting device 70.

この携帯照明装置70は 円筒状の本体部71内に、レーザ光源2と、レーザ光源2のレーザ光放射方向前方に位置するレンズ3と、該レンズ3の反対側から延びる、断面矩形のコアを有する光ファイバ10が固定されている。光ファイバ10は多重に巻かれると同時に捻られている。   The portable lighting device 70 includes a cylindrical main body 71 having a laser light source 2, a lens 3 positioned in front of the laser light source 2 in the laser light emission direction, and a core having a rectangular cross section extending from the opposite side of the lens 3. The optical fiber 10 is fixed. The optical fiber 10 is twisted at the same time as being wound multiple times.

光ファイバ10の端部72の前方には、該端部72に対して接近離反方向に移動可能な、蛍光体部(波長変換部)73を保持するフランジ74が設けられ、フランジ74の前方にはレンズ77が設けられている。フランジ74は、本体部71の外側に設けられたポジションレバー75を本体部71の長手方向(PS及びPW方向)に移動することにより連結ステー76を介して(S及びW方向に)移動できる。   In front of the end portion 72 of the optical fiber 10, a flange 74 that holds a phosphor portion (wavelength conversion portion) 73 that is movable toward and away from the end portion 72 is provided. A lens 77 is provided. The flange 74 can be moved via the connecting stay 76 (in the S and W directions) by moving a position lever 75 provided outside the main body portion 71 in the longitudinal direction (PS and PW directions) of the main body portion 71.

なお、符号78、79は夫々、電池、点灯制御部である。   Reference numerals 78 and 79 denote a battery and a lighting control unit, respectively.

そこで、ポジションレバー75をPSの位置にすると、フランジ74は光ファイバ10の端部72に接近するSの位置となる。この位置では、蛍光体部73に照射される投影像は矩形状で小さく高輝度になり、レンズ77を透過した光源投影像も小さく高輝度になる。   Therefore, when the position lever 75 is set to the PS position, the flange 74 is set to the S position approaching the end portion 72 of the optical fiber 10. At this position, the projection image irradiated onto the phosphor portion 73 is rectangular and small and has high luminance, and the light source projection image transmitted through the lens 77 is also small and has high luminance.

一方、ポジションレバー75をPWの位置にすると、フランジ74は光ファイバ10の端部72から離れるWの位置となる。この位置では、蛍光体部73に照射される投影像はドーナッツ状で大きく低輝度になり、レンズ77を透過した光源投影像も大きく低輝度になる。   On the other hand, when the position lever 75 is set to the PW position, the flange 74 is set to the W position away from the end portion 72 of the optical fiber 10. At this position, the projection image irradiated on the phosphor portion 73 is donut-shaped and has a low luminance, and the light source projection image transmitted through the lens 77 has a large and low luminance.

これにより、照明装置70からのレーザ出力の調整を行うことができる   Thereby, the laser output from the illumination device 70 can be adjusted.

なお、ポジションレバー75の位置とレーザ光源2のレーザ出力を連動して制御できる構成とすることにより、ポジションレバー75の位置がPWの位置になるとレーザ出力が大きくなるようにすれば、レンズ77を透過した光源投影像が大きくなっても輝度低下が防止されて所定の輝度を確保することが可能となる。   If the position lever 75 and the laser output of the laser light source 2 can be controlled in conjunction with each other so that the laser output increases when the position lever 75 reaches the PW position, the lens 77 can be adjusted. Even if the transmitted light source projection image becomes large, a decrease in luminance is prevented and a predetermined luminance can be secured.

1… 半導体発光装置
2… レーザ光源
3… 集光・コリメートレンズ
4… 投影像
10… 光ファイバ
10b… 出射端
11… コア
12… クラッド
13… 被覆層
30… 蛍光体プレート
40… 投影像
41… 投影像
50… 照明灯
51… 給電フック
52… 制御器・電源部
53… 端部
54… ミラー
54a… 凸型ミラー部
54b… 凹型ミラー部
55… 蛍光体部
55a… 蛍光体部
55b… 蛍光体部
60… カメラ用照明灯
61… 撮像部
62… 蛍光体部
63… 端部
70… 携帯照明装置
71… 本体部
72… 端部
73… 蛍光体部
74… フランジ
75… ポジションレバー
76… 連結ステー
77… レンズ
78… 電池
79… 点灯制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor light-emitting device 2 ... Laser light source 3 ... Condensing and collimating lens 4 ... Projection image 10 ... Optical fiber 10b ... Output end 11 ... Core 12 ... Cladding 13 ... Covering layer 30 ... Phosphor plate 40 ... Projection image 41 ... Projection Image 50 ... Illuminating lamp 51 ... Feeding hook 52 ... Controller / power supply unit 53 ... End 54 ... Mirror 54a ... Convex mirror unit 54b ... Concave mirror unit 55 ... Phosphor part 55a ... Phosphor part 55b ... Phosphor part 60 Illuminating lamp 61 for camera ... Imaging unit 62 ... Phosphor portion 63 ... End portion 70 ... Portable illumination device 71 ... Main body portion 72 ... End portion 73 ... Phosphor portion 74 ... Flange 75 ... Position lever 76 ... Connecting stay 77 ... Lens 78 ... Battery 79 ... Lighting controller

Claims (9)

レーザ光を放射するレーザ光源と、
前記レーザ光源のレーザ光放射方向前方に配置されて前記レーザ光を集光もしくはコリメートする集光・コリメートレンズと、
前記集光・コリメートレンズの前記レーザ光源と反対側に入射端が位置して、前記集光・コリメートレンズで集光もしくはコリメートされたレーザ光が該入射端から入射して導光される光ファイバを備え、
前記光ファイバは、長さ方向に垂直な断面形状が矩形状のコアを有すると共に、90°以上の曲げ及び90°以上の捻りが加えられて引き回されていることを特徴とする半導体発光装置。
A laser light source that emits laser light;
A condensing / collimating lens that is disposed in front of the laser light source in the laser light emission direction and condenses or collimates the laser light;
An optical fiber in which an incident end is positioned on the opposite side of the condensing / collimating lens from the laser light source, and laser light condensed or collimated by the condensing / collimating lens is incident and guided from the incident end. With
The optical fiber has a core having a rectangular cross-section perpendicular to the length direction, and is routed by being bent by 90 ° or more and twisted by 90 ° or more. .
前記光ファイバの出射端の前方に、該光ファイバ内を導光されて前記出射端から出射された出射レーザ光が照射される波長変換部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。   2. The wavelength conversion unit according to claim 1, further comprising: a wavelength conversion unit that is guided in the optical fiber and irradiated with outgoing laser light emitted from the outgoing end in front of the outgoing end of the optical fiber. Semiconductor light emitting device. 前記レーザ光源はその光軸を、前記コアの前記入射端の中心軸に対して平行に且つずらした状態、あるいは前記中心軸に対して傾けた状態に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体発光装置。   The laser light source is disposed in a state in which an optical axis thereof is parallel and shifted with respect to a central axis of the incident end of the core, or is inclined with respect to the central axis. A semiconductor light emitting device according to claim 1. 前記波長変換部は、前記出射レーザ光による投影像がドーナッツ状に形成される位置に配置され、前記投影像における輝度分布は、最大輝度が最小輝度の2倍以上であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体発光装置。   The wavelength conversion unit is disposed at a position where a projected image by the emitted laser light is formed in a donut shape, and the luminance distribution in the projected image has a maximum luminance that is twice or more a minimum luminance. The semiconductor light-emitting device of Claim 2 or Claim 3. 前記出射端と前記波長変換部との距離が可変できるように距離可変手段が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の半導体発光装置。   5. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein a distance varying means is provided so that the distance between the emission end and the wavelength conversion unit can be varied. 前記距離可変手段は、前記波長変換部と前記光ファイバの出射端の距離とを、前記波長変換部における投影像がドーナッツ状となる距離と、前記波長変換部における投影像がドーナッツ状以外の形状となる距離との間で変化させることを特徴とする請求項5に記載の半導体発光装置。   The distance variable means includes a distance between the wavelength conversion unit and the output end of the optical fiber, a distance at which the projection image at the wavelength conversion unit has a donut shape, and a projection image at the wavelength conversion unit has a shape other than a donut shape. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein the semiconductor light emitting device is changed between 前記光ファイバの出射端の前方に、該光ファイバ内を導光されて前記出射端から出射された出射レーザ光を反射する反射手段が設けられると共に、前記反射手段で反射された反射レーザ光が照射される位置に波長変換部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。   Reflecting means is provided in front of the output end of the optical fiber to reflect the emitted laser light guided through the optical fiber and emitted from the output end, and the reflected laser light reflected by the reflecting means is reflected. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, further comprising a wavelength conversion unit at an irradiation position. 前記波長変換部は、蛍光体又は蛍光体と光拡散材の混合のいずれかを有することを特徴とする請求項2〜請求項7のいずれかに記載の半導体発光装置。   The semiconductor light-emitting device according to claim 2, wherein the wavelength conversion unit includes any one of a phosphor or a mixture of a phosphor and a light diffusing material. 前記光ファイバは、前記曲げ及び前記捻りを保持する固定手段が用いられていることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の半導体発光装置。   9. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the optical fiber uses fixing means for holding the bending and the twisting. 10.
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